實驗設計的三個基本原則是
1.設置對照原則：
①空白對照；
②條件對照；
③相互對照；
④自身對照；
2.單一變量原則；
3.平行重復原則。

(1)設置對照原則:在實驗設計中,為排除無關條件的干擾，常常要設立對照實驗。通過干預或控制研究對象，以消除或減少實驗誤差，鑒別實驗中的處理因素與非處理因素的差異。常見對照方法主要有:
①空白對照不給對照組任何處理因素。如:在研究甲狀腺激素促進蝌蚪發(fā)育實驗中,先取等量的同齡且發(fā)育狀態(tài)相同的小蝌蚪60只,分為兩組放入容積相同的兩個玻璃缸,加入等量的自然水和蝌蚪飼料◇一組加入甲狀腺激素，另一組不加任何藥品,就是空白對照。
②條件對照給對照組施以部分實驗因素,但不是所要研究的實驗因素。如：在上述空白對照的舉例中，如果取等量的同齡且發(fā)育狀態(tài)相同的小蝌蚪60只，分為三組(編號甲、乙、丙)放入容積相同的三個玻璃缸，加入等量的自然清水和蝌蚪飼料;甲組加入甲狀腺激素,乙組加入甲硫咪唑(甲狀腺抑制劑)，是條件對照，丙組不加任何藥品，是空白對照。
③相互對照不單設對照組,而是幾個實驗組相互對照。例如：驗證植物根對礦質(zhì)離子有選擇吸收的特性,可把蕃茄和水稻分別培養(yǎng)在成分相同的培養(yǎng)液中,過一段時間后,測定培養(yǎng)液中各種礦質(zhì)元素離子濃度的變化,就會發(fā)現(xiàn)蕃茄吸收 Ca 多,吸收 Si 少;而水稻吸收 Si 多,吸收 Ca 少。以上就是兩個實驗組的相互對照。
④自身對照對照和實驗都在同一研究對象上進行。如：要研究植物根具有向重力性,莖具有背重力性,可把某一植株橫放于培養(yǎng)基上,讓其自然生長,經(jīng)過一段時間后,便可觀察到根向重力生長,莖背重力生長。這里，對照和實驗都在同一個體進行，屬于自身對照。
(2)單一變量原則:控制其它因素不變,只改變其中一個因素，觀察其對實驗結(jié)果的影響。如探索溫度對酶活性的影響時，只能改變反應的溫度，其它如 pH 、酶濃度等因素就要完全相同且適宜。
(3)平行重復原則:對所做的實驗在同樣條件下,進行足夠次數(shù)的重復,不能只進行1－2次便輕易得出結(jié)論。需要選擇的實驗材料的樣本數(shù)（如植株的數(shù)目、種子的粒數(shù)、實驗動物的個體數(shù)等)不能太少,否則實驗的結(jié)果不足以反映出生物學現(xiàn)象的本來面目。任何一項生物學實驗，要有科學性,都必須能夠重復,都必須經(jīng)得起重復。